工業企業建設MES項目的必要性和效益分析

• 關鍵詞： MES 工業企業建設
• 摘要：本文作者設計和實施過可口可樂、甲飲品公司、四川長虹、赤天化等國際、國內著名企業的生產執行系統（MES）項目，以自己親身經歷的案例介紹MES項目建設的必要性和效益分析。

一、MES現狀

　　工業企業的特點是多品種、配套性強、資金密集型和技術密集型的產業。目前，工業企業的基礎自動化已經非常完善，基本都達到了自動控制的目標，但企業在管理效率、節能降耗等方面未能有較好的手段，或只做以財務為核心的ERP系統，與生產過程管理嚴重脫節，基本都是 “頭痛醫頭，腳痛醫腳”，未有系統的規劃與建設。國內MES現狀主要表現如下：

（1） 企業應用管理軟件紛雜，數據接口各異，管理風格多樣化，造成數據不能共享與互訪，在企業的擴展應用中提高了開發成本；

（2） 部門、車間多，提的需求與實施的軟件只為滿足本部門、本車間，作為公司總部，未能有一個完整、系統的信息化框架與規劃。

（3） ERP制定的計劃，不能細化到生產的每個細節，達不到企業精細化管理的目標；

（4） 企業領導層只重視以財務為核心的ERP管理，忽視了資金流、信息流、物料流的之間的關聯，生產環節的掌控未能達到及時、真實、準確的目標，管理效率、生產效益未能發揮至極大化；

（5） 企業生產正常運行，在工藝與設備不變的情況下，缺少通過管理軟件來達到挖潛增效、節能降耗的手段，從而未能發掘出此部份創造的持續不斷的純利潤。

案例分析：

1) 甲飲品公司2007年以前由信息部牽頭做ERP項目，項目建設周期達到四五年時間，耗資幾千萬，其軟件的使用率只能達到15%左右。而且建設周期長，不能盡快看到經濟效益。

2) 2007年生產部考慮到設備經常出故障，設備效率低下，使產量供應不上，甲飲品公司在全國有200多條生產線，總部生產部看不到分廠生產與設備使用情況，分廠上報的產量數據和設備利用率對總部來說不具備及時性與真實性，所以總部生產部牽頭，擬在天津分廠建立生產管理系統MES，以兩條生產線為試點，生產管理系統MES以生產監控，績效考核、設備運行監控與效率為核心，并無縫集成控制和其他信息系統，實現生產過程的可視化，生產過程的精細化管理，從而提高生產效率，保證生產質量和降低生產成本。

3) 根據甲飲品公司對MES功能的要求，MES主要實現以下目標：

1.生產的實時監控，實現生產的可視化；

2.生產效率分析，統計、分析各班生產效率，作為考核班組的依據；

3.生產設備效率統計、分析，作為考核、改進設備的依據；

4.生產設備故障統計、分析，作為提高設備性能和改進設備瓶頸依據；

5.生產設備預警，變被動維護為主動維護；

6.生產重要信息發布，以便領導能及時掌控生產情況；

二、MES產生的理由

　　工業企業信息化的特點：由資金流、物料流、信息流組成，貫穿企業整個生產層、管理層及決策層。

（1）企業建設ERP，主要解決企業的資源優化、資金管理，如財務系統、進銷存系統、人力資源管理系統等；而對于生產數據的獲取、應用、挖潛增效，ERP供應商必須具備底層的基礎自動化知識（即需熟悉各個廠家、各種型號的DCS/PLC/智能儀表）、行業背景、業務管理流程及相應的工程服務經驗才能實施，而ERP供應商多為純軟件開發供應商，主要立足于資金流的管理，缺少對生產底層系統的了解、開發與應用管理經驗。

（2）工業企業由多個分廠、車間、裝置等組成，雖然各個裝置、車間、生產線具備了獨立的控制系統、管理子系統，并解決了單套裝置、單個車間、單條生產線的生產及管理問題，但這些都為一個個的“信息化孤島”、“各自為政”，互相之間數據不能共享、管理層調度決策不能及時到位、決策經營層的決策依據（即生產數據）不夠透明與真實，在管理效率上完全沒發揮至極大化。

　　基于以上兩點，MES在流程工業企業中的地位舉足輕重，這也是自2000年以來眾多中國企業實施過ERP而未能取得成功的重要原因。究其原因，在于國外在80年代基礎自動化就非常完善，在90年代MES已經處于大量應用階段，對于這方面，國內企業在90年代末期，基礎自動化才剛剛興起，而脫離了MES，ERP成為“空中樓閣”，在對生產基礎的數據應用已完全脫節。缺少了MES的數據支撐，再好的ERP也發揮不了其優勢。

　　因此，MES是工業企業信息化建設體系中為必不可少的重要部份，它是使企業ERP和生產過程控制層PCS之間的一座信息溝通和管理的橋梁，使管理與控制形成一體化，使生產數據與管理信息更準確、透明、真實。企業建立一套高度精細化和智能化的生產執行系統（MES）來控制、疏導整個生產過程，使企業向生產制造柔性化和管理精細化方向發展，提高市場應對的實時性和靈活性，降低不良品率，改善生產線的運行效率，降低生產成本。

　　目前，MES在中國已經得到廣泛認可，并在工業企業中（如石化、煉油、化工、鋼鐵、制藥、冶煉、空分、電力等）得到了大量推廣與應用，尤其在以國內最大、最具代表性的工業巨頭、超大型企業的帶動下，各中、小企業也得到了普通的應用。

案例分析：

1) 可口可樂皆為國際企業，四川長虹為國內五百強企業，這些企業已經在幾年前已經完成了MES建設，并且一直在穩定的運行。

2) 實施單位皆為專業的自動化公司，在短期內（兩個月到半年時間）為企業帶來了可觀的經濟效益（詳見效益分析）。

三、MES主要建設內容

　　經過多年國、內外企業的實踐證明：MES系統建設是以實時數據庫及關系數據庫為核心，基礎網絡建設為硬件基礎，數據集成平臺為軟件基礎，其它數據服務功能模塊為擴展應用的相輔相成的系統工程。目前，國內外主流的工業企業中信息化的建設框架，主要由“二庫三層”構成：

1、二庫：實時數據庫、關系數據庫

2、三層：ERP層（以資金流為核心）、MES層（以物料流、信息流為核心）、PCS層（以生產過程控制為核心）

案例分析：

1.甲飲品廠設備管理通過設備效率計算，設備故障統計分析，可以進行設備故障預警，提前準備備品備件，提高了設備效率。

1)故障發生頻率統計（采用排列圖來分析）。即一段時間（例如一個月）灌裝停機時間分析，其中灌裝機故障導致的停機421min，包裝機故障導致停機350min，標簽機故障致停機179min，打碼機故障致停機45min。可以繪制出柏拉圖如下：

1) 設備效率計算

賺得時間＝合格產品/生產線額定輸出

機械效率 (ME)= 賺得時間/灌注時間

生產線凈利用率.(NLU)= 賺得時間/生產線占用時間

生產線總利用率(GLU)= 賺得時間/可用時間

時間利用率(TE)=灌注時間/生產線占用時間

機械效率(ME)= 賺得時間/灌注時間

=(總產量/理論產量)×(合格產量/總產量)

生產線凈利用率(NLU)=賺得時間/生產線占用時間

=(灌注時間/生產線占用時間)×(賺得時間/灌注時間)

                         = TE ×ME

                         =時間利用率×(總產量/理論產量)×(合格產量/總產量)

                         =時間利用率×設備開動率×合格品率

                         =OEE(OverallEquipment Effectiveness)設備的綜合效率

2.乙化工集團的質量管理，生產線的質量跟蹤，提高了整個生產線產品質量。

SPC通過以上的預防和控制，能為企業帶來以下效益：

• 降低成本

• 降低不良率，減少返工和浪費

• 提高勞動生產率

• 提供核心競爭力

• 贏得廣泛客戶

• 更好地理解和實施質量體系

四、MES效益分析

A. 預期效益

通過MES建設，企業將從以下幾個方面獲得良好的管理效益與投資回報：

1、構建系統、全面的企業基礎硬件網絡

作為工業企業信息化的硬件載體，建立了全面、系統的“總部-分廠”級網絡，使企業具備了信息化建設的基礎硬件平臺。

2、構建堅實的信息集成平臺

建立綜合信息集成平臺，實現了全廠數據的統一集成和共享，提供統一的數據訪問方式（單點登錄），方便未來功能模塊的增加和與其他第三方系統的集成，避免了用戶因新增軟件而額外增加接口、集成功能開發或采購的費用投資。

3、構建企業的實時信息中樞

“數據是企業的財富”、“數據為王”，流程工業專業的實時數據庫系統的建立，是實現實時/歷史數據應用、挖潛增效、提升精細化管理的核心內容，是企業信息化應用的信息中樞，是真正意義上的“生產數據倉庫”。

4、促進現代化企業管理制度的建立與員工素質的提升

系統的投用，使管理人員樹立科學管理的理念。生產執行系統MES的投用，為管理者掌握大量的生產信息、重要的關鍵信息，定性定量地分析企業運轉過程中的各項技術經濟指標提供了可靠的依據，為企業對市場的應變能力，提高企業的競爭能力提供了有力的工具。并在很大程度上促進了操作人員、管理人員的素質提升，增強了企業整體素質與實力。

5、提升企業軟實力

系統的建設，尤其是調度中心的建設，不僅使操作管理、調度管理、經營管理、高層決策等實現一體化，也使企業成為行業內、區域內現代化形象的標志，為企業形象、業界知名度、品牌等無形資產上得到極大增值，加強了公司的軟實力，增強了公司的市場競爭力。

6、實現信息集成，提高辦公效率

系統集信息管理、生產經營和領導決策為一體。保證了數據的高度集成和網上共享，改變了傳統的手工書面的數據傳輸方式，縮短數據收集和分析的時間，加強了企業內部各部門之間的信息聯系和工作安排，提高了辦公效率。

7、疏導管理、提升產品品質

通過MES各功能模塊的建設，以標準為內核、個性化需求為輔助內容，實現對產品質量、設備、能源（水、電、汽、風、油）、KPI績效、物料、產品出入庫、安全環保、生產調度等精細化管理，通過跟蹤、記錄、統計、分析、預警等手段，以報表、流程圖、短信等方式真實、準確、透明的呈現，直觀、高效，提升了無紙化管理水平、產品效益與管理效率，極大的降低了人力成本、管理成本和維護成本。

8、幫助用戶“節能減排”

通過對高耗能設備能源消耗的監控與優化及對生產全過程的質量分析與控制，為用戶“節能減排”提供良好的平臺支持，提供化工企業的效益和市場綜合競爭力。

9、為生產經營提供決策依據

系統的信息依據兩庫中的數據，以客戶端與大屏幕顯示系統為展示平臺，建立統一界面和形式多樣的顯示方式：如表格、趨勢、柱圖等。客戶端以瀏覽器方式查詢，甚至在外地也可以通過INTERNET進行即時查詢瀏覽，以便及時、全面、準確地了解企業有關生產經營管理的信息，為領導快速、準確、及時的作出科學決策提供依據。

10、提高協調效率，節省成本

基礎網絡建設與MES的一體化設計、實施，為企業新建（搬遷/擴建）工程、整體信息化建設將節省大量的維護成本、人力成本及管理成本，同時也極大地提高了協調效率，從而避免因多方協調而導致工期延誤和生產投運滯后。

 B. 實施后最終效益分析

案例分析1：某飲品廠的兩條生產線經過三個月實施完成，實施后經過統計分析，生產效率月平均提高了5%左右。

做飲品一條生產線的設備采購價約為3000萬美金，約合人民幣2.1億元，按照每條生產線提高5%計算，做二十條生產線的MES相當于增加了一條生產線，二十條生產線的MES投資一年帶給企業的效益約2億元。

小結：企業生產效率的提高，主要在三個方面，人員效率的提高，設備效率的高，質量的提高，MES能通過績效管理、設備管理、質量管理、有效的提高企業的生產效率。

案例分析2：山東山水集團MES系統經過3年的運行，目前數據穩定；該系統以永續盤存思想為中心實現將各分廠乃至全集團的采購，銷售，生產流程，庫存徹底的納到了一個整體的有組織有紀律的全方位監管的環境中，同時間接實現了原材料消耗的成本透明；并且通過網絡無極限的特性，還解決了分廠不集中，不方便管理的特性，在網絡中，沒有地域限制，所有的數據都是實時的，就如同一個領導在管理一個企業的效果。既降低了管理成本，又實現了扁平化管理。

該系統獲得“中國建材杯”全國建材行業技術革新一等獎。